XXXXXX2021至2021学年第1学期
7.在流动系统中,假设截面上流体的流速、压强、密度等仅随 ___________ 而变,不随 ___________ 而变, 称为稳定流动.质量衡算依据的根本定律是 2能量衡算依据的根本定律是
8.考古学家开掘出长、宽、高分别为160 cm> 40 cm、30 cm的古代排水砖管,壁厚为3 cm,那么流过
测试方式：开卷 题号 环境工程原理考查试卷
一 三 本试卷测试分数占学生总评成绩的70%
一 四 五 六 总分 评卷人 其中的流体的当量直径为 O
号
: 学 题名： 姓答 得 不 •内线 •级封 班密 业专
:
得分 教研室主任复核
I弓本试卷可能用到白^计算值： ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.609, g=10 m/s2,寸立= 1.4 兀= 3.14,
=1.44
I\"\"\"得分\"\"I
一、填空题：〔每空0.5分.共20分〕
1. 口 _______________________________ 是目前人类面临的两大类环境问题,它们已经成为 影响社会可持续开展、人类可持续生存的重大问题.
2.水污染根据污染物的不同可分为 ________________________________________________ 和 ________________ 三大类.
3.空气净化与大气污染限制技术可分为 ___________________________________ 两大类. 4.压强用国际单位制单位导出的表示结果为
5.李白诗中有 白发三千丈,缘愁似个长〞句,用国际单位制表示李白描述的白发长度为 O释印肃诗中有黄金万两非堪比,东西南北至清楚〞,用国际单位制表 示诗中描述的黄金质量是 ______________________ 6.百分比浓度的量纲为 O
9 .流体在圆形直管内滞流流动时,其速度分布是 ________________ 型曲线,其管中央的最大流速为平均
流速的,縻擦系数 入与Re的关系为 O
10 .用二种厚度相同的材料保温时,往往把 的材料包在内层,以到达好的保温效果. 11
.能量衡算方程中涉及的能量中机械能包括 2
不能直接转变为机械能的能量包括 ______________________________ O
12
.流体流动有两种典型的形态,即 J口 O
判别方法是用 的值来判断,
判断临界值分别为 O 口 O 13
.测流量的装置主要有 O
14
.热量传递主要三种方式分别为 O
f口?其中
____________ 不能发生在固体中,可以发生在真空中. 15
.费克定律的表达式为 O
16.重力沉降和离心沉降是利用待别离的颗粒与流体之间的 在重力或离心力的作用下
使颗粒和流体之间发生相对运动.
、判断题：〔每题1分,共10分〕
1.对于土壤的污染只能产生局部污染.
〔〕 2.对于两种气体组成的混合体系来说,两种组分的质量比等于摩尔比.
〔〕
称名部系 3对一个系统进行质量衡算的时候,可用以系统中所有的组分进行衡算,也可以用其中一种组分甚至
其中一种元素进行衡算.
4. 流体在管道中流动的时候
,管道直径发生变化,那么流速和流量也相应的要发生变化.
5. 不管流体流过的管道截面形状如何,接近管壁的地方总是阻力最大的地方.
6. 管道内壁粗糙度的增大不一定总是增大流体流过的阻力.
7. 并联管路中不管各支路管径、粗糙度等区别有多大,流体流过各支路的阻力损失都一定相等. 8. 传热的推动力是温度差与导热系数的乘积. 9. 气相向液相的质量传递主要依靠分子扩散.
10.颗粒在流体中沉降过程中
,如果重力等于阻力和浮力的和,那么颗粒将悬浮在流体中不再沉降.
选择题：〔每题2分,共20分〕
长的内径为d2 〔d2=
1.以下结论不正确的选项是〔〕.
A液体的粘度随温度的升高而减小; B气体的粘度随温度的升高而增大;
C液体的粘度根本上不随压强变化; D气体的粘度随压强增大而减小.
2.层流与湍流的本质区别是〔〕 A湍流流速大于层流流速; B湍流的流动阻力大,层流的流动阻力小;
C湍流的雷诺数大于层流的雷诺D层流无径向脉动而湍流有径向脉动.
数;
3.将管路上的阀门关小时,阀门的阻力系数将
A变小; B变
C不变;
D视液体种类、管道材料等而定大; . 4.物质导热系数的顺序是〔
〕
.
A金属〉一般固体〉液体〉气体; B金属〉液体〉一般固体〉气体; C金属〉气体〉液体〉一般固体;
D金属〉液体〉气体〉一般固体.
5 .在降尘室中,尘粒的沉降速度与以下因素无关的是〔
〕.
A颗粒的几何尺寸;
B颗粒与流体的密度;
C流体的水平流速; D颗粒的形
6 .冷热两流体的对流传热系数 入相差较大时,提升总传热系数
状. K值的举措是〔〕. A提升小的 入值;
B提升大的入值;
C提升小的 入值,同时降低大的入值; D提升大的 入值,同时降低小的入值.
dl11
—
某液体在内径d1的水平管路中稳定流动,其平均流速为u,当它以相同的体积流量通过等,其流速为原来的〔
〕倍.
C 2;
8.当换热器使用一段时间后,传热外表会结垢,结垢层将使总传热热阻 A不变; B减小;
C增大;
D视结垢层厚度而定, 可能增大,也可能减小.
9.在换热器中,热油从140 c冷却到80 C,使冷水从20 C加热到
50 C.顺流布置和逆流布置时 换热器的对数平均温差分别为〔
A 57.7 ℃, 73.9 C ;
B 73.9 ℃, 57.7 C ;C 43.3 C, 26.1 C; D 26.1 C, 43.3 C.
10.粒径分别为16 um及8 um的两种颗粒在同一旋风别离器中沉降,那么两种颗粒的离心沉降速度之
〕的管子时比为〔沉降在斯托克斯区〕〔〕.
4C 1;
；
〔每题4分,共20分〕
1.简述重力沉降与重力沉降速率.
2.简述衡算系统及衡算系统的分类.
3. 简述边界层理论及其要点.
4. 简述影响对流传热的因素.
5.描述静止流体中的质量传递形式.
五、计算题：(每题6分,共30分)
1.有一外径60 mm壁厚3 mm的金属管,导热系数45 W/(m?K),外面包裹两层厚度均为30 mm的保 温材料,直接贴着金属管的一层导热系数为0.04 W/(m?K),外层导热系数为0.15 W/(m?K),如果 管内温度105
C,最外层外表温度5 C,计算每米管长的热损失.
3.水以0.05 m/s的速率流过三聚氧胺颗粒填料柱,填料高度为1.2 m,流出的水中三聚鼠胺浓度为饱和浓度的60%,单位柱体积的三聚氧胺颗粒外表积为 2X103 m2,计算三聚鼠胺在水中的传质系
2 . 一水箱内有1 m3含总＞磷60 mg/L的水,现用河水进行置换,河水进入水箱的流量为1 m3/min,含磷
12 mg/L,同时从水箱中排出相同的水量,假设河水进入箱中即被良好混合,排除磷的其他消耗,计算 水箱中磷含量变为20 mg/L时,需要多长时间.
4.如下图,水从水池通过内径为10 cm的管道中流出,
擦系数入=0.025,弯头I = 0.75,水池与水管连接处I = 5.某条件下流体密度为1X103 kg./m3,黏度为1*10-3 Pa./§其中悬浮有密度为2.2X 103 kg./m3的球 状颗粒,且颗粒的沉降速度在斯托克斯区,
11=30 m, 12=46 m, h2=12 m,管道中沿程摩 0.5.试计算
(1)计算颗粒的最大直径和最大沉降速度；(2)计算
该流体流经长为18 m,高为0.25 m的沉降室时, 流速不超过多少才能使这种颗粒全部除去？
(1)当h1=10 m时,通过弯管的流量是多少
(2)如果流量为30 L/s,水池中水头h1应为多高？
一、填空题 1 .生态破坏、环境污染
2 .物理性污染、化学性污染、生物性污染 3 .别离法、转化法 4 . kg?用?S2 5 . 10000 m, 500 kg 6 . 1 〔或无量纲〕
7 .位置、时间、质量守衡定律、能量守衡定律 8 . 28.14 cm 9
.抛物线、0.5 64/Re
10 .导热系数小的〔保温好的〕 11 .动能、位能、静压能、内能、热 12 .层流、湍流、雷诺数、200.4000 13 .孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计 14 .导热、热对流、热辐射、热对流、热辐射
de〕
15 . N\\Z=-DAB ' 16 .密度差 二、判断题
1. X ； 2. X ； 3.,； 4. X ； 5.,； 6. V; 7.,； 8. X ；三、选择题
1 C, 2 D, 3 B, 4 A, 5 C, 6 B; 7 D; 8 C; 9 A; 10 B.
；
四、简答
1.重力沉降是利用非均匀混合物中待别离颗粒与流体之间的密度差〔1分〕,在重力场中 根据所受的重力的不同,将颗粒物从流体中别离的方法〔1分〕.颗粒在液体中开始沉降 的瞬间,由于颗粒与流体间没有相对运动,沉降速率u= 0,随着颗粒的沉降,流体阻力 增大,沉降过程变为减加速运动〔1分〕,经过一段时间后,作用在颗粒上的重力、浮力 和阻力到达平衡,颗粒开始做恒速下沉运动.颗粒沉降到达等速运动的速率称为终端速 率或沉降速率〔1分〕.
2.用衡算方法分析各种与物质传递和转化有关的过程时,首先应确定一个用于分析的特 定区域〔1分〕,既衡算的空间范围,称为衡算系统〔1分〕.衡算可以是宏观上较大的范 围.
〔1分〕,对宏观范围进行的衡算称为总衡算,对微元范围进行的衡算称为微分衡算
〔1 分〕.
3 . 1904年普兰德提出了 “边界层〞的概念,认为即使粘性很低的流体,边界层也不能忽 略,但其影响仅限于固体壁面附近的薄层,既边界层〔1分〕.其要点为：〔1〕当实际液 体沿固体壁面流动时,紧贴壁面处存在非常薄的一层区域,在此区域内,流体的流速很 小,但流速沿壁面法向的变化非常迅速〔1分〕.这一区域称为边界层或流动边界层,也 称为速率边界层.在边界层内不能忽略黏性力〔1分〕.〔2〕边界层外的整个流动区域称 为外部流动区域.在该区域内,辟面法向速度梯度很小,可以将黏性力忽略〔1分〕. 4 .影响对流传热的因素很多,包括流体的物性特征、固体壁面的几何特征及流体的流动 特征〔1分〕.〔1〕物性特征：液体的物性将影响传热,通常,流体密度或比热越大,传 热速率越大,导热系数越大,传热越迅速,黏度越大,越不利于传热〔1分〕,〔2〕几何 特征,将影响流体的流动状态或流体内部的速度分布〔1分〕.〔3〕流动特征,包括流动 起因,流动状态,相变等〔1分〕..
5 .静止流体中的质量传递有两种典型情况,即单向扩散和等分子反向扩散〔1分〕.单向
9. X 10. X . 扩散是静止流体与相界面接触时的物质传递完全依靠分子扩散,其扩散规律可以用费克 定律描述〔1分〕.等分子反向扩散是在一些双组分混合体系的传质过程中,当体系总浓 度保持均匀不变时,组分A在分子扩散的同时伴有组分B向相反方向的分子扩散,且组 分B扩散的量与组分A相等〔1分〕.第三种是界面上有化学反响的扩散,既对于某些系 统,在发生分子扩散的同时,往往伴随着化学反响〔1分〕. 五、计算题
1 .解：三种材料的平均对数半径分别为
〔1 m ,30
27— 分〕
30
43.28 min
〔1 分〕
〔1分〕
= ------------------- K mW 2T x45 «2fi.47 -+ --------------------- 〔2
2a 寰分〕-K rrVW 401>4& 28 2 -------------------- 界区0 04 «73.99K mW =353x10
mW
=234XKmW
Q=AT/r 总 =(105-5)/2.348
(1 分)
=42.59 W/m
2 .解：对水箱进行磷的衡算,在dt时间内进入的磷一排出的磷=积累的磷〔1分〕 令入口流量Q,浓度c1,出口流量Q,水箱内水体积V,浓度c, 那么有 QXc1-QX c= d〔Vc〕/dt 〔1 分〕 别离变量 dt=Vdc/〔Qxc1-QXc〕 〔1 分〕
积分边界：t: 0-t
c: 60-20
〔1 分〕t=1.79 min
〔1 分〕
3.解：在填料柱层取微元段dz,设A为填料柱横截面积,那么微元体积为A?dz,以单时间为衡算基准,在微元段内对三聚鼠胺作质量衡算,稳态情况下, 流出量—流入量=溶解量
假设单位体积的三聚鼠胺外表积为a,那么三聚鼠胺溶解的量为NA?a?A?dz. 设水中三聚鼠胺饱和浓度为Cs,那么三聚鼠胺溶解速率为 NA = -k(Cs-CA)
流出量—流入量=u?A?dCA u?A?dCA+ k(Cs-CA)? a?A?dz=0 别离变量,边界为z: 0-1.2 CA： 0-0.6 C
-ln
0.05
位
k=3x 10-5 m/s
4,解：取水池水面为1—1'截面, 管道出口内侧断面为2—2'截面, 基准面在出口管轴心水平面上.
⑴在面1和面2间列机械能衡算方程
以表压表示,p1=p2=0,水池流速U1=0, Z1 = h1 , Z2=0,代入得 h1=2jgZ〞
x
%2
一［
〞与〕+媪口+2%头］
c
0 025——
〔30 + 46 + 12〕 + 0.5 + 2 x 0,75 — =［.」 ］2g
2 % =24 X ,
u2|
22
%
所以 10 =2g+24x2g U2=2,8 m/s
nd1
3.14 x 2.8 x 0.12
流量 q= U2X
=
=0.022 m3
/s
〔2〕流量,计算U2
4q 4 x 0.03
% = ；^=3ZL4xS0］ = 3,8m/5
u
2
u
2 U2 3.82
所以,h1=2g gJ f=g+24x2g =25X 2 = =18.05 m
%二驾
5,解：〔1〕 f K
.「P〕gd j
将巴一 彳即 代入上式得
d?P〔P/ P〕
R% = -------- -- ---------- ；-
P
口
=2
解出
1.44X 10-4 m=144 m
_〔P< P〕94
代入沉降速度’
： 得
ut=1.38x 10-2 m/s
(2)设流速即水平运动速度为u,那么 18 0,25 u ~ uf
u 72ut u 0.99 m/s
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